РЕШЕНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ
Простейшими тригонометрическими уравнениями называют уравнения
Чтобы рассуждения по нахождению корней этих уравнений были более наглядными, воспользуемся графиками соответствующих функций.
19.1. Уравнение cos x = a
Объяснение и обоснование
- Корни уравненияcosx=a.
При |a| > 1 уравнение не имеет корней, поскольку |cos x| ≤ 1 для любого x (прямая y = a на рисунке из пункта 1 таблицы 1 при a > 1 или при a 1 уравнение не имеет корней, поскольку |sin x| ≤ 1 для любого x (прямая y = a на рисунке 1 при a > 1 или при a n arcsin a + 2πn, n ∈ Z (3)
2.Частые случаи решения уравнения sin x = a.
Полезно помнить специальные записи корней уравнения при a = 0, a = -1, a = 1, которые можно легко получить, используя как ориентир единичную окружность (рис 2).
Учитывая, что синус равен ординате соответствующей точки единичной окружности, получаем, что sin x = 0 тогда и только тогда, когда соответствующей точкой единичной окружности является точка C или тока D. Тогда
Аналогично sin x = 1 тогда и только тогда, когда соответствующей точкой единичной окружности является точка A, следовательно,
Также sin x = -1 тогда и только тогда, когда соответствующей точкой единичной окружности является точка B, таким образом,
Примеры решения задач
Замечание. Ответ к задаче 1 часто записывают в виде:
19.3. Уравнения tg x = a и ctg x = a
Объяснение и обоснование
1.Корни уравнений tg x = a и ctg x = a
Рассмотрим уравнение tg x = a. На промежутке функция y = tg x возрастает (от -∞ до +∞). Но возрастающая функция принимает каждое свое значение только в одной точке ее области определения, поэтому уравнение tg x = a при любом значении a имеет на этом промежутке только один корень, который по определению арктангенса равен: x1 = arctg a и для этого корня tg x = a.
Функция y = tg x периодическая с периодом π, поэтому все остальные корни отличаются от найденного на πn (n ∈ Z). Получаем следующую формулу корней уравнения tg x = a:
При a=0 arctg 0 = 0, таким образом, уравнение tg x = 0 имеет корни x = πn (n ∈ Z).
Рассмотрим уравнение ctg x = a. На промежутке (0; π) функция y = ctg x убывает (от +∞ до -∞). Но убывающая функция принимает каждое свое значение только в одной точке ее области определения, поэтому уравнение ctg x = a при любом значении a имеет на этом промежутке только один корень, который по определению арккотангенса равен: x1=arсctg a.
Функция y = ctg x периодическая с периодом π, поэтому все остальные корни отличаются от найденного на πn (n ∈ Z). Получаем следующую формулу корней уравнения ctg x = a:
таким образом, уравнение ctg x = 0 имеет корни
Примеры решения задач
Вопросы для контроля
- Какие уравнения называют простейшими тригонометрическими?
- Запишите формулы решения простейших тригонометрических уравнений. В каких случаях нельзя найти корни простейшего тригонометрического уравнения по этим формулам?
- Выведите формулы решения простейших тригонометрических уравнений.
- Обоснуйте формулы решения простейших тригонометрических уравнений для частных случаев.
Упражнения
Решите уравнение (1-11)
Найдите корни уравнения на заданном промежутке (12-13)
Математика, которая мне нравится
Математика для школьников и студентов, обучение и образование
24. Решение тригонометрических уравнений
Уравнение при 1″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» height=»18″ width=»49″ style=»vertical-align: -4px;»/> решений не имеет,
при имеет решения ,
при имеет решения ,
при имеет решения ,
при всех остальных имеет решения .
Уравнение при 1″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» height=»18″ width=»49″ style=»vertical-align: -4px;»/> решений не имеет,
при имеет решения ,
при имеет решения >,
при имеет решения ,
при всех остальных имеет решения .
Уравнение имеет решения .
Уравнение имеет решения .
Приемы решения тригонометрических уравнений
1. Сведение к одной функции
1. заменяем на , — на .
Пример 1.
Пример 2.
2. заменяем на , — на , — на .
Пример 1.
1) 2) ,
В первом случае решений нет, во втором .
Пример 2.
Пример 3.
3. Однородные уравнения относительно .
Если , то деля обе части уравнения на или на , получаем равносильные уравнения. Действительно, пусть — корень уравнения и . Подставляя в уравнение, получаем, что и , а это невозможно.
Пример.
4. Уравнения, приводящиеся к однородным
а) Домножение на
Пример.
б) Переход к половинному аргументу
Пример.
5. Использование формулы 0″ title=»Rendered by QuickLaTeX.com» height=»21″ width=»415″ style=»vertical-align: -5px;»/>
Пример.
6. Замена .
Пример.
Разложение на множители
1. Формулы преобразования суммы в произведение
2. Формулы
Пример 1.
Ответ. .
Пример 2.
\sqrt<2>\]» title=»Rendered by QuickLaTeX.com»/>
Ответ. , .
Понижение степени
Сравнение левой и правой части
Пример 1.
Ответ. .
Пример 2.
1. \end
Ответ. .
Пример 3.
Подставляем во второе уравнение:
Ответ. .
Пример 4.
Если , то . Если , то .
Ответ. .
Комментариев: 68
1 Татьяна:
Пожалуйста,подскажите,как решать такие системы?
1/2\]» title=»Rendered by QuickLaTeX.com»/>
Сначала решите уравнение (можно записать , и оно станет однородным), затем выберите те решения, которые удовлетворят неравенству (неравенство вполне решаемо тоже).
2 Наташа:
Здравствуйте,как решить такое уравнение sin6x+2=2cos4x
2 перенесите в правую часть, перейдите к половинному аргументу. Для sin 6x примените формулу тройного аргумента. Все сводится к квадратному уравнению (кубическое легко раскладывается на множители).
Наташа Reply:
Ноябрь 1st, 2014 at 13:44
А как к половинному перейти,что-то не понимаю.
3 Наурзалинова А.А.:
Здравствуйте, помогите решить Sin (x – 1) = cos (x+2)
Здравствуйте.
А если так перепишем: , дальше понятно, что делать (если нет, смотрите здесь: http://hijos.ru/izuchenie-matematiki/mat-analiz-10-klass/31-prostejshie-trigonometricheskie-uravneniya/)?
4 Алена:
Добрый день! Подскажите, как решается уравнение 2-2*cos(x) + x*sin(x) = 0 ?
Перейдите к половинному аргументу.
Варвара Reply:
Ноябрь 5th, 2018 at 15:50
Уравнение все равно останется смешанным, куда прикажете лишний х девать?
5 Вика:
Здравствуйте. Помогите пожалуйста решить
sin^2(x/2)+sin^2(x/3)+sin^2(x/5)=0
Здравствуйте! А когда сумма квадратов вещественных чисел равна нулю?
6 Вася:
Здравствуйте,как решить такое уравнение 4cos^2(x)+sin(x)*cos(x)+3sin^2(x)=3?
, и получается однородное уравнение.
7 Бати:
Подскажите, как решается уравнение sin6x+sin4x=0
8 Аня:
2*cos(x) – 6*sin(x)*cos(x) + 3 = arccos (-1/2) – (2/3)пи
не подскажите, как решить такое уравнение?
Это будет так: . А дальше… Вы уверены, что нет ошибки в условии? Получается уравнение 4-й степени без рациональных корней
9 Тимур:
Найти (в градусах) решение уравнения sin9x=cos9x, удовлетворяющее условиям 10 Елизавета Александровна Калинина Reply:
Февраль 27th, 2015 at 17:43
Перепишем: , откуда . Дальше выбирайте правильное
10 bim:
(ctgx+3)/tg(x+(pi/6))=ctg(5*pi/6) помогите решить
по формулам приведения. раскройте по формуле тангенса суммы.После этого получится квадратное уравнение относительно ( выразите через тангенс.
11 Георгий:
помогите решить систему уравнений. два уравнения, два неизвестных.
Георгий Reply:
Апрель 29th, 2015 at 16:02
Я, конечно, и сам вывел, что оно сводится к уравнению 4й степени относительно tan(alfa1):
A^2*(1-N^2) * tan(alfa1)^4 – 2*A*C*(1-N^2) * tan(alfa1)^3 + …
(A^2 + C^2*(1-N^2) – B^2)* tan(alfa1)^2 – 2*A*C * tan(alfa1) + C^2 = 0
Но неужели действительно так сложно?
Георгий, у меня тоже уравнение четвертой степени получилось…
Георгий Reply:
Апрель 30th, 2015 at 14:14
Спасибо, Елизавета Александровна.
Решаю задачу численными методами. Сделал цикл с последовательным приближением.
12 Маргарита:
(cos2x-cos3x)²+sin²3x=0 помогите решить уравнение плиз.
Сумма квадратов двух вещественных чисел равна нулю
каждое из этих чисел равно нулю. Получается система из двух довольно простых уравнений.
13 Маргарита:
14 Ната:
Подскажите как решать ур-е пожалуйста:cos2x-4sinx=4cos4x-cos8x
У Вас условие точно такое, нет там степеней?
15 Дарья:
Вы что-то предлагаете?
16 Роза:
Именно для того, чтобы Вы это научились решать самостоятельно, и написано все то, что Вы можете прочитать выше.
17 настя:
помогите 3.1 с б до ж
Используйте формулы преобразования суммы в произведение.
18 Винера:
помогите пожалуйста
Вас какое задание интересует?
19 Kirill:
Помогите решить пожалуйста. решить уравн Ctg^3x=ctgx и sin8x-sin2x=0 . Упростить sinАльфа+sin2Альфа+sin3Альфа+sin4Альфа= и sin^2Альфа+cos^2Альфа+tg^2Альфа=
Первое разложите на множители (вынесите за скобки, дальше — разность квадратов), во втором преобразуйте разность в произведение по стандартным формулам. Остальное тоже делается сразу, если Вы воспользуетесь формулами, которые можно найти даже на этом сайте.
20 Айга:
Здравсвуйте!подскажите подробное решение уравнения:
tg(x-pi\6)(sin2x+1)=0
Уже неделю не могу понять как это решить.
Здравствуйте! Либо , либо . Дальше решаете каждое из этих уравнений. Ответ — объединение множеств решений.
Простейшие тригонометрические уравнения
п.1. Решение простейших тригонометрических уравнений
Про аркфункции (обратные тригонометрические функции) и их свойства – см. §9-11 данного справочника.
Обобщим результаты решения простейших уравнений, полученные в этих параграфах.
Уравнение | ОДЗ | Решение |
$$ sinx=a $$ | $$ -1\leq a\leq 1 $$ | \begin |
$$ cosx=a $$ | $$ -1\leq a\leq 1 $$ | \begin |
$$ tgx=a $$ | $$ a\in\mathbb | \begin |
$$ ctgx=a $$ | $$ a\in\mathbb | \begin |
Частные случаи, для которых запись результата отличается от общей формулы:
a=0 | a=-1 | a=1 | |
$$ sinx=a $$ | $$ x=\pi k $$ | $$ -\frac\pi2+2\pi k $$ | $$ \frac\pi2+2\pi k $$ |
$$ cosx=a $$ | $$ x=\frac\pi2+\pi k $$ | \begin \begin | |
\begin |
\begin |
п.2. Решение уравнений с квадратом тригонометрической функции
К простейшим также можно отнести уравнения вида:
Уравнение | ОДЗ | Решение |
$$ sin^2x=a $$ | $$ 0\leq a\leq 1 $$ | \begin |
$$ cos^2x=a $$ | $$ 0\leq a\leq 1 $$ | \begin |
$$ tg^2x=a $$ | $$ a\geq 0 $$ | \begin |
$$ ctg^2x=a $$ | $$ a\geq 0 $$ | \begin |
\begin | \begin |
п.3. Различные формы записи решений
Как известно, в тригонометрии все функции связаны между собой базовыми отношениями (см. §12 данного справочника). Если нам известна одна из функций, мы можем без труда найти все остальные. Преобразования в уравнениях приводят к тому, что решение может быть записано через любую из этих функций.
Кроме того, понижение степени или универсальная подстановка (см. §15 данного справочника) приводят к увеличению или уменьшению исходного угла в 2 раза, и ответ может оказаться очень непохожим на решения, полученные другими способами для того же уравнения.
Решим уравнение \(sin^2x=0,64\) Для квадрата синуса решение имеет вид: \begin |
Если решать уравнение с помощью формулы понижения степени, получаем: \begin
п.4. Примеры
Пример 1. Решите уравнение обычным способом и с помощью универсальной подстановки. Сравните полученные ответы и множества решений. Сделайте вывод.
a) \(sin x=\frac<\sqrt<3>><2>\)
Обычный способ: \begin |
Универсальная подстановка: \begin
Ответ: \((-1)^k\frac\pi3+\pi k\)
Обычный способ: \begin |
Универсальная подстановка: \begin
Ответ: \(\pm\frac\pi6+\pi k\)
в) \(sin\left(\frac
Обычный способ: \begin
Универсальная подстановка: \begin
Ответ: \(\frac\pi3+4\pi k\)
г*) \(tg\left(3x+\frac\pi3\right)=0\)
Обычный способ: \begin
Ответ: \(-\frac\pi9+\frac<\pi k><3>\)
Вывод: при использовании универсальной подстановки нужно быть аккуратным и помнить о возможности потерять корни. Семейство бесконечных решений для тангенса \(\frac
При использовании универсальной подстановки можно потерять часть корней исходного тригонометрического уравнения.
Поэтому вместе с универсальной подстановкой проверяется также дополнительное возможное решение для бесконечного тангенса половинного угла: \(x=\pi+2\pi k\). \begin
Пример 2. Решите уравнение обычным способом и с помощью формул понижения степени. Сравните полученные ответы и множества решений. Сделайте вывод.
a) \(sin^2x=\frac34\)
Обычный способ: \begin |
Формулы понижения степени: \begin
Ответ: \(\pm\frac\pi3+\pi k\)
Обычный способ: \begin |
Ответы и множества решений совпадают.
Ответ: \(\frac<\pi k><2>\)
Обычный способ: \begin |
Формулы понижения степени: \begin
Ответ: \(-\pi+2\pi k,\ \ -\frac\pi3+2\pi k\)
Обычный способ: \begin |
Формулы понижения степени: \begin
Ответ: \(\frac<\pi k><2>\)
Вывод: формулы понижения степени не расширяют и не урезают множество корней исходного уравнения. Полученные ответы либо совпадают, либо нет, но всегда являются равнозначными.
http://hijos.ru/izuchenie-matematiki/algebra-11-klass/24-reshenie-trigonometricheskix-uravnenij/
http://reshator.com/sprav/algebra/10-11-klass/prostejshie-trigonometricheskie-uravneniya/